氟化钙对单晶硅片磨削用树脂结合剂金刚石砂轮磨削性能的影响

在单晶硅片磨削用树脂结合剂金刚石砂轮中分别添加不同体积分数的固体润滑剂氟化钙(CaF₂),评估其对砂轮表面结构、砂轮磨损量、磨床主轴电流的影响,并测量和计算单晶硅片的表面粗糙度和表面损伤层厚度。结果显示:随CaF₂用量增加,磨床主轴电流、砂轮磨损量、单晶硅片的表面粗糙度值和表面损伤层厚度均下降;当CaF₂体积分数为25%时,主轴电流降至约6.4 A,砂轮磨损量降到每片0.448 6 μm,单晶硅片的表面粗糙度R_a、R_y和R_z分别为0.056 μm、0.382 μm和0.396 μm,表面损伤层厚0.559 6 μm。加入CaF₂固体润滑剂可有效改善树脂金刚石砂轮的性能,提高单晶硅片表面的加工质量,且CaF₂体积分数为25%时效果最佳。      

放电参数对PCD表层材料微观结构影响的实验研究

通过调整电火花成形加工的主要放电参数,对聚晶金刚石(PCD)样品进行放电加工.进而对样品进行X射线衍射分析,并在扫描电子显微镜下观察其表层结构.弄清了放电加工后PCD表面变质层的主要成分及其产生的原因,分析了脉冲宽度和加工电流对PCD表面变质层深度、表面粗糙度的影响.为制定PCD放电加工工艺提供了重要的实验依据.     

TiNi形状记忆合金的电火花加工性能

TiNi形状记忆合金由于具有优异的超弹性和形状记忆效应等性能而被大量地应用于工业生产中。然而,形状记忆合金的传统加工相当复杂。因此,研究TiNi形状记忆合金的电火花线切割加工（WEDM）性能。采用L27正交阵列以尽量减少实验。在不同的脉冲持续时间、脉冲关断时间、伺服电压、冲洗压力和线速度条件下进行实验。为同步优化提出一种利用Taguchi设计与实用理念的多响应优化方法。通过对信噪比（S/N）的均值分析和方差分析,确定最佳参数水平。Taguchi分析表明：1μs脉冲持续时间、3.8μs脉冲关断时间、40 V伺服电压、1.8×105Pa冲洗压强和8 m/min线速度,有利于同时使材料去除率最大化和表面粗糙度最小化。TiNi形状记忆合金电火花线切割加工的优化结果表明：脉冲持续时间显著影响材料去除率和表面粗糙度。在较长的脉冲持续时间时,在加工表面可观察到放电坑、微裂纹和重铸层。     

磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法研究

针对复杂型面金属零件的光整加工,提出磨粒高速流动电解机械复合光整加工方法:采用随电解液高速流动的微小磨粒,通过加工过程中的电化学溶解和磨粒连续微量划擦,改善工件表面质量。通过对比试验分析了复合加工、纯电解加工和纯磨粒高速流动加工等3种方法对加工效果的影响,并用单因素法加工不锈钢工件,分析不同试验因素对工件表面粗糙度的影响。结果表明:采用复合光整加工方法能有效提高光整加工效率,降低工件表面粗糙度,获得较好的加工效果;当加工电压为5 V,加工间隙为2 mm,使用粒径为75~106 μm的Al₂O₃磨粒加工5 min时,工件表面粗糙度可以达到0.17 μm。      

慢走丝线切割SKD11试验研究及其参数优化

选取冲模应用较为广泛的SKD11为试验材料,在慢走丝线切割机床上以脉冲宽度、脉冲间隔、伺服电压、伺服速度、走丝速度为试验变量,设计了5因素4水平的正交试验,用于探究实际生产用的切割速度、表面粗糙度、加工精度工艺指标的影响规律,采用灰色关联度法对多工艺指标进行参数优化组合。试验结果表明:脉冲宽度是影响切割速度、表面粗糙度、加工精度的主要因素,经过优化后的参数组合,可以在保证较高切割速度86.90 mm~2/min、较低表面粗糙度值Ra2.612μm的同时,实现加工精度5μm以内的SKD11慢走丝线切割。     

金刚石工具加工SiO2f/SiO2复合材料的可行性研究

针对石英纤维增强陶瓷基复合材料(SiO_2f/SiO₂)制造的薄壁壳体零件加工过程中存在加工效率低、切削力较大易导致零件破裂和加工表面粗糙度不易达到要求等问题,为寻求零件可行的加工刀具和工艺参数,在阐述微刃切削原理基础上,用其研制的整体多刃PCD刀具和电镀金刚石磨头,开展金刚石工具加工SiO_2f/SiO₂复合材料的可行性研究。结果表明：采用基于微刃切削原理设计的整体多刃PCD刀具加工SiO_2f/SiO₂,因刀具锋利和多刃特点可以实现较大的切深并获得较大的切削效率,但是切削力相对较大;相比于整体多刃PCD刀具,电镀金刚石磨头加工SiO_2f/SiO₂时切削力较小,加工后工件表面质量较好,且其表面粗糙度较低;     

CVD金刚石膜激光平整化效率和粗糙度

对化学气相沉积(CVD)多晶金刚石膜进行激光平整化的正交试验,使用场发射环境扫描电子显微镜(SEM)进行形貌分析,激光共聚焦扫描显微镜测量线粗糙度Ra、面粗糙度S_a和切缝锥度,分析激光参数对CVD膜平整化的影响。结果表明：影响切缝锥度的因素依次为脉冲宽度、脉冲频率、进给速度和激光电流,影响线粗糙度Ra的因素依次为进给速度、激光电流、脉冲频率、脉冲宽度。正交试验优化后,当激光电流为64 A、脉冲宽度为400μs、脉冲频率为275 Hz、进给速度为100 mm/min时,可获得最佳的切槽表面形貌。采用该优化参数进行面扫描,测得面粗糙度S_a为11.7μm;进一步增加入射角度至75°时,面粗糙度S_a降低至1.9μm,实际去除效率达到1.1 mm³/min。     

强流脉冲电子束处理对WC-Co硬质合金耐磨性的影响

作为一种新型高效的表面改性技术,强流脉冲电子束（HCPEB）由于可以在极短时间内诱发的温度-应力耦合作用,改性层内组织细化并生成纳米新相WC_1-x、Co₃W₃C、Co₃W₉C₄和石墨,从而改善合金的理化性质以及力学性能等,达到表面强化的目的。本文研究了HCPEB表面改性处理后YG8、YG6X和YG6硬质合金耐磨性的变化情况。结果表明,23.4 kV、25次辐照处理后的YG8硬质合金耐磨性提高3倍;27 kV、20次辐照处理后YG6X的耐磨性提高6.4倍;27 kV、20次辐照处理后YG6硬质合金耐磨性提高4.4倍。HCPEB处理后的WC-Co硬质合金的耐磨性均有明显提高。     

微细电火花线切割加工技术的研究

以微小复杂零件加工为目标,对微细电火花线切割加工技术进行了研究.开发出由微小能量脉冲电源、循环低速走丝系统、加工状态检测与控制系统、微进给伺服控制机构等构成的微细电火花线切割加工系统,并进行了工艺试验研究.分析了电参数对加工性能的影响,探讨了微小槽、微小异型孔及微小齿轮等零件的加工工艺.利用直径为30 μm的电极丝,在厚度为1 mm的不锈钢上加工出最小宽度为38 μm的微小槽,其表面变质层厚度小于2 μm,表面粗糙度Ra≤0.1 μm.同时还加工出尺寸小于0.4 mm的异型孔以及模数为40 μm的微小齿轮等.     

基于PSO-ELM的316L不锈钢细长管磁粒研磨内表面粗糙度预测模型

针对316L不锈钢细长管磁粒研磨加工过程中,最佳工艺参数难以选择,以及加工后对工件内表面粗糙度（Ra）的预测问题,将影响磁粒研磨316L不锈钢细长管内表面粗糙度的四个工艺参数作为输入值,内表面粗糙度作为输出值,构建粒子群（PSO）优化极限学习机（ELM）模型来预测316L不锈钢细长管内表面粗糙度,利用PSO对工艺参数进行全局寻优,获得最佳工艺参数组合,最后通过试验与预测结果进行对比。构建的PSO-ELM表面粗糙度预测模型拟合优度R2为0.984 8,绝对误差（MAE）为0.013 4,均方根误差（RMSE）为0.021 4。得到的最佳工艺参数组合为：主轴转速2 389.011r/min,进给速度3.167 mm/s,磨料粒径216.185μm,加工时间35.856 min,预测Ra为0.178μm。对工艺参数进行调整,试验得到的Ra为0.182μm,与预测值相比误差为2.24%。基于PSO-ELM方法构建316L不锈钢细长管内表面粗糙度预测模型,实现对工件内表面粗糙度的精确预测,应用粒子群方法得到最佳工艺参数组合,提高了磁粒研磨316L不锈钢细长管的加工效率。     

预镀层不锈钢/铝异种金属高频感应钎焊接头界面及力学性能分析

文中通过热浸镀一层纯铝到不锈钢表面,再对0Cr18Ni9不锈钢和LF21铝合金采用高频感应钎焊.当热浸镀时间从10 s增加到50 s时,镀层厚度从7 μm增加到20 μm,反应层由FeAl₃向Fe₂Al₅发生转变.在热浸镀温度为750℃,浸镀时间为10 s时,镀层成型最好,高频感应电流为270 A,加热时间30 s时,抗拉强度达到167.12 MPa,比不浸镀的接头强度高63.8%.主要是因为镀层限制钢中的Fe原子和Al-Si钎料中的Al,Si原子的相互扩散,在热浸镀不锈钢与铝合金反应中使Fe₂Al₅转化为Fe（Al,Si）₂固溶体而未形成5-Al₈Fe₂Si化合物,降低了界面上硬脆化合物的含量,力学性能随之提高.     

微细电火花加工及表面重铸层电解去除装置的设计

微细电火花加工工件表面的重铸层影响加工精度和使用性能,为此设计了具有微细电火花加工及电解去除表面重铸层功能的集成装置。该装置由运动平台、伺服控制、脉冲电源等关键部分组成,集成了微细电火花和微细电解加工功能。针对不同加工方法采用不同的控制策略,解决了微细电火花加工与电解加工在同一设备上的集成问题。通过实验验证,该装置可以很好地实现微细电火花加工表面重铸层的在线去除,且去除厚度可通过改变加工参数的形式来控制。     

压印模具表面织构电火花成形工艺参数的分析

在石墨电极表面制备了直径分别为ø100、ø200和ø300 μm且具有规则形貌的圆形微凹坑阵列,并使用该电极在45钢表面利用电火花成形工艺(Electrical discharge machining,EDM)制备出微凸起阵列压印模具,研究了加工电流对其表面性能的影响。采用超景深显微镜和扫描电镜对经电火花加工处理后的石墨电极和45钢试样的表面形貌进行了分析,同时采用洛氏硬度计、粗糙度测试仪和精度为0.01 mg的电子天平秤等设备对45钢表面微凸起阵列进行了检测,并讨论了加工电流对45钢的材料去除率(Material removal rate,MRR)和石墨电极的电极耗损率(Electrode wear rate,EWR)之间的影响规律。结果表明,电火花反刻原理可以在45钢表面形成尺寸相对应的微凸起阵列形貌,并得到较高的表面显微硬度和表面粗糙度值,随着电火花加工电流的增大而增大,其中,ø200 μm微凸起试样得到了最大显微硬度,为34 HRC,同时,ø300 μm微凸起试样得到了最大表面粗糙度值12.56 μm。此外,当试样微凹坑或微凸起直径一定时,随着加工电流的增大,MRR和EWR值也会随之增大。     

Evolutionary programming method for modeling the EDM parameters for roughness

The method of electrical discharge machining (EDM), one of the processing methods based on non-traditional manufacturing procedures, is gaining increased popularity, since it does not require cutting tools and allows machining involving hard, brittle, thin and complex geometry.

By using different EDM parameters (current, pulse on-time, pulse off-time, arc voltage), the R_a (μm) roughness value as a result of application of a number of copper electrode-hardened powder metals (cold work tool steel) to a work piece has been investigated, in this study. At the same time, roughness values obtained from the experiments that have been modeled by using the genetic expression programming (GEP) method and a mathematical relationship has been suggested between the GEP model and surface roughness and parameters affecting it. Moreover, EDM has been used by applying copper, copper–tungsten (W–Cu) and graphite electrodes to the same material with experimental parameters designed in accordance with the Taguchi method. Results obtained from this study have been compared among each other and similar studies in the literature.     

聚晶金刚石表面加工质量对比试验研究

为解决聚晶金刚石(PCD)表面加工成型和抛光难题,提高PCD加工效率和表面加工质量,采用电火花粗、精放电加工工艺及金刚石砂轮磨削加工工艺对PCD表面进行加工,并采用SEM、EDS、XRD和Raman等观察分析不同加工方式下PCD的表面形貌、表层组织及结构,对不同加工方式下PCD的显微硬度和耐磨性进行测试,考察不同加工方式对PCD表层微结构与力学性能的影响。结果表明:电火花加工后PCD表面会发生金刚石石墨化,而机械磨削加工后则不会;电火花精加工后PCD的显微硬度和耐磨性分别是5 613 HV 10和Q 5.8×104,机械磨削加工后则分别是5 727 HV 10和Q 5.4×104,二者相比变化不大,而电火花粗加工后的则是4 604 HV 10和Q 4.7×104,性能降低明显。同时提出放电加工后PCD表面变质层的概念,并讨论其变质层产生的原因。      

硬质合金YG8A电火花加工工艺试验研究

研究了在YG8A的电火花加工中脉冲宽度、峰值电流等电参数对加工速度、电极损耗、加工表面粗糙度的影响。结果表明,脉冲宽度和峰值电流必须在一个合适的范围内才能得到较好的加工效果。     

?58mm聚晶金刚石复合片的合成及表征

利用国产六面顶压机,合成出了?58 mm的聚晶金刚石复合片。超声波微成像分析表明,样品无分层、裂纹、金刚石层厚度不均等缺陷。导电性及切削测试显示,实验合成的粒度尺寸为25 μm的58GD-025刀片及混合粒度的58GM-253的切割速度与耐磨性均表现优异。      

304 不锈钢电火花线切割加工表面性能研究

目的研究电火花线切割工艺对金属材料加工表面质量的影响规律,分析加工表面的机械性能。方法利用电火花线切割加工技术,对304不锈钢工件进行表面切割试验,应用马尔轮廓测量仪、扫描电镜、超景深电子显微镜及纳米压痕仪观察电火花加工表面的粗糙度变化规律和表面微形貌特征,获取横截面纳米硬度变化曲线。设计正交试验,获得最优加工参数。结果脉冲宽度和峰值电流对奥氏体不锈钢加工表面形貌的形成机制有显著影响,加工表面粗糙度受电参数的影响较大,加工表面的表层及次表层组织主要由塑性变形层与回火多相组织层共同构成,厚度与纳米硬度的变化受电参数的影响较大。结论电参数对表面质量的影响程度顺序为脉冲宽度、峰值电流、放电间隔,为得到较优加工表面层,应优先选择脉冲宽度为16μs,放电间隔为96μs,峰值电流为1.5 A的工艺参数组合。单个脉冲能量对加工层的厚度以及表层的纳米硬度呈现出近似线性规律。     

立方氮化硼用量及粒度对其同钛铝碳结合剂的反应程度的影响

为研究CBN用量对Ti₃AlC₂结合剂CBN复合材料的影响,使用不同质量配比的Ti3AlC2粉体和CBN粉体通过放电等离子体烧结的方式制备试样,并对比其物相组成和显微形貌。结果表明:当CBN质量分数为10%时,试样的主相为Ti₃AlC₂、CBN和TiC;当CBN质量分数为20%~40%时,生成了TiC、TiN、AlN、TiB₂等物相。另一方面,当CBN质量分数为10%和20%时,CBN表面会形成厚约10 μm的过渡层;当CBN质量分数为30%和40%时,CBN与基体间没有过渡层。若选用粒度尺寸为10 μm的CBN（质量分数为10%）进行烧结,则复合材料中出现许多气孔,基体主相为TiC等轴晶粒且在CBN表面形成厚度1~2 μm的过渡层。CBN质量分数越大或粒度尺寸越小,其同Ti₃AlC₂的反应越充分、过渡层越薄。